云冈矿副井提升钢丝绳在线检测研究.doc

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云冈矿副井提升钢丝绳在线检测
技术的研究应用

云冈矿大型设备队
2010年7月
云冈矿副井提升钢丝绳在线检测技术的研究应用

立项原因
钢丝绳作为重要提升、运输设备中的“高度危险构件”，始终是安全监管的“盲点”，由于缺少有效的检测、控制手段，因此，长期以来，一直是影响煤炭系统安全生产的“重大危险源”。TCK弱磁检测技术，一举突破了困扰全球无损探伤界的百年技术难题，为有效解决钢丝绳运行管理中“隐患、浪费、低效”同在的三大矛盾，实现其“安全、节约、高效”运行的三重目标，提供了重要的安全技术保障。
研究内容及创新点
钢丝绳作为重要提升、运输设备中的“高度危险构件”，始终是安全监管的“盲点”，由于缺少有效的检测、控制手段，因此，长期以来，一直是影响煤炭系统安全生产的“重大危险源”。为了避免事故发生，目前煤炭企业普遍采用的方法是：人工检测与定期换绳。
（一）TCK弱磁检测技术原理
TCK弱磁检测技术是基于“空间磁场矢量合成”，采用宽距、非接触式弱磁能势感应装置，通过提取已施加磁载的铁磁性材料上弱磁能势分布差异信息，完成定位、定性和定量识别钢丝绳内外部各种缺陷的创新性电磁无损检测技术。

TCK传感器基于“空间磁场矢量合成原理”，释能元件提供一个给定弱电磁场BX，与钢丝绳体积元的弱磁场B关联出磁场By，磁衡元件则把By的变化转化为相应的电量信号。

钢丝绳内部各种缺陷产生在体积元的磁能势差异，TCK弱磁传感器能够清晰、完整、快速地识别和提取这种物理场变信息。
TCK弱磁检测技术遵从国际标准（ISO31541988)规范的钢丝绳安全承载能力校核原则，提取的铁磁性材料物理场变信息，单值等效映射钢丝绳上铁磁性材料体积元的综合退变特征，为系统评估钢丝绳抗拉、弯、扭综合承载性能、安全使用寿命和安全负荷系数，提供了科学技术依据。
（二）、钢丝绳损伤及其磁性特征
在拉、弯、扭等机械负荷及其它次生负荷的反复作用下，钢丝绳某些体积元的材料组织出现变异、退化、损失或者应力集中。或因拉伸塑性径缩、碾压/研磨/锈蚀性缺损(LMA)，或因疲劳裂隙、裂断等突变/间断(LF)，磁力线在这些退变的体积元中只能沿不规则的低能耗路径排布，磁通密度随之变化，磁能积分布不均匀，使各体积元产生磁能势差异。而且，这些退变的程度越严重，磁能势差异就越突出。

只要对钢丝绳正常载荷材料体积元进行“完好定义”——标定无缺陷体积元的磁能势特征量，通过与提取的钢丝绳全部载荷材料体积元磁能势特征量的模式对比，即可有效识别载荷材料因退变产生的磁能势差异，并由这种载荷材料物理场变量映射其机械承载性能相关变化的定量关系，也就实现了无损条件下定位、定性和定量检测钢丝绳各种退变特征的技术目标。
（三）、系统构成

（四）、TCK钢丝绳在线自动检测系统分析软件
TCK钢丝绳在线自动检测系统，采用专家型计算机控制应用程序，实现了无人值守、自动检测、自动数据集成、并自动生成检测报告的系统化功能，根据行业性监管模式，具备“数据表格/损伤曲线/统计图表多重预置”、“后台数据运算”、“自动建档”、“系统自检”及“故障预警处置”等强大功能

SYN曲线

应用情况及经济社会效益
重大提升运输设备TCK钢丝绳在线实时自动检测系统，与传统的钢丝绳检测及管理方式相比，从十二个主要方面强化了对钢丝绳的安全保障作用。
序号对比项目传统检测及管理方式TCK钢丝绳在线实时自动检测系统1作业方式人工手摸目测卡尺量国际领先的高灵敏无损探伤2采样密度间隔采样，易漏检连续密集采样，无漏检3人员要求富有检测经验、体能充沛室内操控，不受人为因素影响4作业难度受制于环境、生产进度等不受环境和生产进度的影响5检测结果的可靠性只能发现明显的外部损伤对内外部损伤包括疲劳定量检测6检测结果的系统性零散记录，可追溯性差保存全部有价值数据，可随时追溯7对设备管理的参考价值无可比性，参考价值低可分析损伤的形成发展规律8技术判定仍需定期更换新绳可依据相关技术规范定量判定剩余强度、剩余寿命或安全系数9安全性不可靠、不安全，断绳事故时有发生实时监控钢丝绳运行情况，避免事故发生10生产效率传统检测每天耗时1-2小时，有可能耗时更多在线检测，不影响生产，提高设备使用效率11检查能耗每年用于钢丝绳的检查的空转能耗非常客观节约了空转能耗所造成的损失12用绳成本由于判断的不准造成钢丝绳用量的极大浪费，用绳成本节约1/3通过钢丝绳数据库和管理系统的建立运行，将彻底改变陈旧的钢丝绳管理方式，对安全生产意义重大。通过实施在线实时监测，及时发现钢丝绳的内外部损伤，并可随时跟进各类损伤的发展趋势，极大地提高了重大运输设备的本质安全程度，有效避免重大钢丝绳安全事故，保障了生命财产安全，具有显著的社会效益。
四、存在问题及推广应用前景